Aproximación multi-escala a la preparación de emulsiones inversas y directas con contenido de fase dispersa entre el 10% p/p y 30% p/p utilizando tensoactivos no iónicos

Abstract

En el proceso de preparación de las emulsiones existen varios factores importantes como las condiciones del proceso y los parámetros de composición y formulación que determinan la obtención de ciertas propiedades de acuerdo al nivel en que éstos se varíen. La aproximación multi-escala para el diseño de emulsiones permite una mayor comprensión del efecto de cada factor y su relación con los otros mediante el análisis de las propiedades de las emulsiones en tres escalas diferentes: macroscópica, microscópica y molecular. El propósito de éste trabajo es determinar las relaciones existentes entre las condiciones de proceso, la composición y la formulación de la emulsión en la preparación de emulsiones inversas y directas con bajo contenido de fase dispersa (entre el 10% p/p y el 30% p/p) utilizando tensoactivos no iónicos. La fase oleosa utilizada es aceite mineral y los tensoactivos son una mezcla de Span 80 y Tween 20. La fase acuosa es agua desionizada y como variable de formulación se adicionó NaCl a la fase acuosa. Las propiedades de las emulsiones que se analizaron fueron: el comportamiento reológico como la respuesta macroscópica, con una prueba estacionaria y una prueba oscilatoria utilizando un reómetro de esfuerzo controlado (TA Instruments AR-G2). El tamaño y distribución de partícula como la respuesta microscópica, utilizando un analizador de partícula Malvern Instrument Model 3000 Mastersizer. El espectro de infrarrojo cercano como la respuesta molecular utilizando un espectrofotómetro FOSS 5000 Smartprobe Analyzer. La principal condición de proceso estudiada es la geometría del agitador, evaluada a partir del consumo energético durante la emulsificación de emulsiones preparadas con los diferentes tipos de agitadores. Los resultados obtenidos muestran que el efecto del tipo de agitador no tiene influencia sobre el parámetro reológico estudiado ( pendiente del módulo viscoso G" en el terminal viscoso), la distribución del tamaño de partícula ni el espectro de infrarrojo cercano, y por tanto las diferencias encontradas en los consumos energéticos de cada agitador estarían asociadas a una característica del agitador como es la capacidad de bombeo. Con respecto a la adición de cloruro de sodio a la fase acuosa de la emulsión, se observó el electrolito causó una disminución en la pendiente del módulo viscoso y en la estabilidad de las emulsiones lo cual podría estar relacionado con cambios internos en la elasticidad interfacial causados por una reducción en las interacciones entre los surfactantes y el agua presente en el sistema.